CN108504799A - 一种熔态转炉渣改质中降低终渣FeO含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种熔态转炉渣改质冶炼中降低终渣FeO含量的方法，利用铁尾矿中二氧化硅的成分来降低炉渣碱度，利用高炉除尘灰碳去还原熔渣中铁氧化物，根据泡沫渣理论，采用分级配料、分级原料混合预热、分级上部加料的方式，提高了高炉除尘灰的利用效率，降低熔态转炉渣改质冶炼中终渣FeO含量，最终改善终渣使用性能，提高铁的回收率降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于钢渣综合处理技术领域，尤其涉及一种熔态转炉渣改质中降低终 渣FeO含量的方法。
背景技术
转炉渣是一种转炉炼钢的过程中产生的工业固体废物。每生产1吨钢要副产 0.1～0.13吨钢渣，温度1350℃～1450℃左右。其中还含有10～30％全铁(TFe) 和大量有益元素钙、镁和硅等。目前，大部分的钢铁企业普遍采用简单磁选，剩 余的尾渣除了少部分卖给水泥厂以外，大部分被堆弃，造成环境污染、土地占用 和资源浪费。
钢渣预处理部分中的预处理方法有：热泼法、热闷法、滚筒法、高压釜法和 风淬法等，现在被普遍采用的预处理方法就是热泼法和热闷法。热泼法，简单的 说就是把热泼场地上的热熔钢渣，通过打水的方法，使之快速冷却和部分粉化， 但由于占地面积较大，并且采用露天作业，会产生扬尘和高碱度水污染的问题。 热闷法是近十几年才有的钢渣预处理工艺；由于热闷法作业在车间内进行，大大 降低了粉尘对外界的污染，闷渣池有闭路的给排水系统，也避免了高碱度水的污 染。
转炉渣这种经过高温处理的材料，其潜在价值远远没有得到体现。目前的研 究和实践应用证明，与高炉渣相比，转炉渣中含有的RO相、尖晶石相、各种含 铁的化合物、橄榄石相、金属铁属于耐磨相，增加了钢渣的加工成本，并且钢渣 的碱度较高，渣中游离氧化钙和氧化镁较多，加上钢渣中间的胶凝物质的晶粒致 密，反应活性低，反应时间长，影响了转炉渣制品的稳定性，限制了转炉渣的使 用范围。
如何从转炉渣中有效地回收金属铁料和利用其高温余热，同时使其剩余尾渣 能够被高附加值地加以利用，是减少钢渣污染、增加企业经济效益的关键。
发明内容
针对目前现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是通过改善熔态转炉 渣改质冶炼过程反应动力学条件，提高高炉除尘灰的利用效率，提出根据改质冶 炼过程熔态炉渣黏度变化关系，控制还原剂加入速度来控制炉渣泡末程度，增加 炉渣液面搅动深度，增加还原剂在炉内行程及时间来降低熔态转炉渣改质冶炼中 FeO含量，最终提高铁的回收率降低生产成本及改善终渣使用性能。
本发明目的是通过下面的技术方案实现的：
一种熔态转炉渣改质冶炼中降低终渣FeO含量的方法，其特征在于包括以 下步骤：熔态转炉渣热装—高温电弧冶炼—分级配料—分级原料混合预热—分级 上部加料—渣金分离；
所述的熔态转炉渣热装是把熔融转炉渣直接到入保温渣罐内，经保温渣罐热 装高温电弧炉内部，熔态转炉渣温度大于1500℃，炉渣二元碱度R2范围为 2.6～4.0；
所述的高温电弧冶炼温度控制范围为1350～1450℃；
所述的分级配料是以高炉除尘灰，铁尾矿为原料，采用二次配料，一次配料 炉渣控制碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝1.4～1.8，其中炉渣质量分数 为70％～90％，高炉除尘灰质量分数为5～21％，铁尾矿的质量分数为3％～15％； 二次配料炉渣控制碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝0.8～1.3，其中炉渣 质量分数为50％～70％，高炉除尘灰质量分数为9％～25％，铁尾矿的质量分数为 15％～35％；
根据熔态转炉渣初时的化学成分，炉渣碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+ Al2O3)，还原剂与铁氧化物含量及终渣铁氧化物含量作为依据，改质冶炼中加入 含碳总质量关系式：MC＞K×(α×(M1+M2+M3)+β×(M4+M5+M6)+λ×(M7+M8+M9) +ε×(M10+M11+M12))；其中MC为加入的含碳总量，kg；K为含碳量过剩系数， 其范围为1.2～2；α为碳还原Fe2O3相关系数，其范围为0.20～0.25；M1为转炉渣 中Fe2O3的质量，kg，M2为高炉除尘灰中Fe2O3的质量，kg，M3为铁尾矿中Fe2O3的质量，kg；β为碳还原FeO相关系数，其范围为0.162～0.172；M4为转炉渣中 FeO的质量，kg，M5为高炉除尘灰中FeO的质量，kg，M6为铁尾矿中FeO的 质量，kg；λ为碳还原P2O5相关系数，其范围为0.413～0.433；M7为转炉渣中P2O5的质量，kg，M8为高炉除尘灰中P2O5的质量kg，M9为铁尾矿中P2O5的质量， kg；ε为碳还原MnO相关系数，其范围为0.164～0.174；M10为转炉渣中MnO的 质量，kg，M11为高炉除尘灰中MnO的质量，kg，M12为铁尾矿中MnO的质量，kg；所述的分级原料混合预热是以高炉除尘灰，铁尾矿为原料按照上述配料后进 行分二次混合，采用电弧炉的高温烟气预热，预热温度范围为300～600℃；
所述的分级上部加料为在电弧炉炉盖上部设有多个加料斗，一次加料总速度 为V1＝V0-μ1(T-1350)n1+ρ1(R4-1.4)m1，二次加料总速度为V2＝ V0-μ2(T-1350)n2+ρ2(R4-1.4)m2，其中V1为第一次加料速度，kg/min，V2为第二次 加料速度，kg/min，V0加料初时速度，kg/min，其范围为100～110kg/min；μ1为第一次加料时炉渣温度相关系数，其范围为0.97～1.07，n1为第一次加料时炉 渣温度指数相关系数，其范围为0.80～0.90，ρ1为第一次加料时炉渣碱度相关系 数，其范围为2.0～3.0，m1为第一次加料时炉渣碱度指数相关系数，其范围为 0.29～0.39，μ2为第二次加料时炉渣温度相关系数，其范围为1.67～1.77，n2为第 二次加料时炉渣温度指数相关系数，其范围为0.70～0.80，ρ2为第二次加料时炉 渣碱度相关系数，其范围为3.0～4.0，m2为第二次加料时炉渣碱度指数相关系数， 其范围为0.70～0.80，T为冶炼温度，℃，R4为四元碱度。
所述的电弧炉炉盖上部均匀分布3个加料斗。
利用铁尾矿中二氧化硅的成分来降低炉渣碱度，利用高炉除尘灰碳去还原熔 渣中铁氧化物，根据泡沫渣理论，采用分级配料、分级原料混合预热、分级上部 加料的方式，提高了高炉除尘灰的利用效率，降低熔态转炉渣改质冶炼中终渣 FeO含量，最终改善终渣使用性能，提高铁的回收率降低生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例进行说明：
实施例1
转炉完成冶炼之后，把熔融转炉渣直接到入保温渣罐内，经保温渣罐热装高 温电弧炉内部，熔态转炉渣温度为1510℃，炉渣二元碱度R2范围为2.6；冶炼温 度控制范围为1355℃，以高炉除尘灰，铁尾矿为原料，采用二次配料，一次配料 炉渣控制碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝1.4，其中转炉渣质量分数为 70％，高炉除尘灰质量分数为15％，铁尾矿的质量分数为15％；二次配料炉渣控 制碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝0.8，其中炉渣质量分数为50％，高炉 除尘灰质量分数为15％，铁尾矿的质量分数为35％，采用电弧炉的高温烟气对预 热，预热温度范围为350℃。在电弧炉炉盖上部均匀分布三个加料斗实现均匀加 料。
实施例2
转炉完成冶炼之后，把熔融转炉渣直接到入保温渣罐内，经保温渣罐热装高 温电弧炉内部，熔态转炉渣温度为1523℃，炉渣二元碱度R2范围为4.0；冶炼温 度控制范围为1400℃，以高炉除尘灰，铁尾矿为原料，采用二次配料，一次配料 炉渣控制碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝1.8，其中转炉渣质量分数为 90％，高炉除尘灰质量分数为7％，铁尾矿的质量分数为3％；二次配料炉渣控制 碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝1.3，其中炉渣质量分数为70％，高炉除 尘灰质量分数为15％，铁尾矿的质量分数为15％，采用电弧炉的高温烟气对预热， 预热温度范围为450℃。在电弧炉炉盖上部均匀分布三个加料斗实现均匀加料。
实施例3
转炉完成冶炼之后，把熔融转炉渣直接到入保温渣罐内，经保温渣罐热装高 温电弧炉内部，熔态转炉渣温度为1545℃，炉渣二元碱度R2范围为3.0；冶炼温 度控制范围为1450℃，以高炉除尘灰，铁尾矿为原料，采用二次配料，一次配料 炉渣控制碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝1.7，其中转炉渣质量分数为 85％，高炉除尘灰质量分数为9％，铁尾矿的质量分数为6％；二次配料炉渣控制 碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝1.0，其中炉渣质量分数为60％，高炉 除尘灰质量分数为14％，铁尾矿的质量分数为26％，采用电弧炉的高温烟气对预 热，预热温度范围为550℃。在电弧炉炉盖上部均匀分布三个加料斗实现均匀加 料。
实施例4
转炉完成冶炼之后，把熔融转炉渣直接到入保温渣罐内，经保温渣罐热装高 温电弧炉内部，熔态转炉渣温度为1555℃，炉渣二元碱度R2范围为3.5；冶炼温 度控制范围为1380℃，以高炉除尘灰，铁尾矿为原料，采用二次配料，一次配料 炉渣控制碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝1.6，其中转炉渣质量分数为 80％，高炉除尘灰质量分数为13％，铁尾矿的质量分数为7％；二次配料炉渣控制 碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝1.2，其中炉渣质量分数为65％，高炉 除尘灰质量分数为14％，铁尾矿的质量分数为21％，采用电弧炉的高温烟气对预 热，预热温度范围为600℃。在电弧炉炉盖上部均匀分布三个加料斗实现均匀加 料。
实施例5
转炉完成冶炼之后，把熔融转炉渣直接到入保温渣罐内，经保温渣罐热装高 温电弧炉内部，熔态转炉渣温度为1580℃，炉渣二元碱度R2范围为2.8；冶炼温 度控制范围为1420℃，以高炉除尘灰，铁尾矿为原料，采用二次配料，一次配料 炉渣控制碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝1.5，其中转炉渣质量分数为 75％，其中高炉除尘灰质量分数为13.75％，铁尾矿的质量分数为11.25％；二次配 料炉渣控制碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝0.9，其中炉渣质量分数为 55％，其中高炉除尘灰质量分数为20.25％，铁尾矿的质量分数为24.75％，采用电 弧炉的高温烟气对预热，预热温度范围为350℃。在电弧炉炉盖上部均匀分布三 个加料斗实现均匀加料。
表1熔态转炉渣改质后终渣成分/％
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| CaO | 21.2 | 24.5 | 26.5 | 28.7 | 29.5 |
| SiO2 | 29.5 | 28.7 | 26.9 | 24.3 | 23.3 |
| MgO | 8.67 | 10.17 | 11.67 | 9.67 | 10.67 |
| Al2O3 | 7.7 | 5.65 | 5.59 | 6.2 | 7.7 |
| R4 | 0.80 | 1.01 | 1.17 | 1.26 | 1.30 |
| FeO | 1.53 | 1.47 | 1.66 | 1.83 | 1.62 |
| 还原率 | 93.39 | 93.65 | 92.83 | 92.09 | 93.00 |
从以上结果来看，本发明可实现转炉渣铁氧化物去除率大于90％，终渣碱度 明显降低，渣中铁氧化物含量低于2％，2#式样铁还原率达到93.65％。
Claims (2)
1.一种熔态转炉渣改质中降低终渣FeO含量的方法，其特征在于包括以下步骤：熔态转炉渣热装—高温电弧冶炼—分级配料—分级原料混合预热—分级上部加料—渣金分离；
所述的熔态转炉渣热装是把熔融转炉渣直接到入保温渣罐内，经保温渣罐热装高温电弧炉内部，熔态转炉渣温度大于1500℃，炉渣二元碱度R2范围为2.6～4.0；
所述的高温电弧冶炼温度控制范围为1350～1450℃；
所述的分级配料是以高炉除尘灰，铁尾矿为原料，采用二次配料，一次配料炉渣控制碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝1.4～1.8，其中炉渣质量分数为70％～90％，高炉除尘灰质量分数为5～21％，铁尾矿的质量分数为3％～15％；二次配料炉渣控制碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝0.8～1.3，其中炉渣质量分数为50％～70％，高炉除尘灰质量分数为9％～25％，铁尾矿的质量分数为15％～35％；
根据熔态转炉渣初时的化学成分，炉渣碱度R4＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)，还原剂与铁氧化物含量及终渣铁氧化物含量作为依据，改质冶炼中加入含碳总质量关系式：MC＞K×(α×(M1+M2+M3)+β×(M4+M5+M6)+λ×(M7+M8+M9)+ε×(M10+M11+M12))；其中MC为加入的含碳总量，kg；K为含碳量过剩系数，其范围为1.2～2；α为碳还原Fe2O3相关系数，其范围为0.20～0.25；M1为转炉渣中Fe2O3的质量，kg，M2为高炉除尘灰中Fe2O3的质量，kg，M3为铁尾矿中Fe2O3的质量，kg；β为碳还原FeO相关系数，其范围为0.162～0.172；M4为转炉渣中FeO的质量，kg，M5为高炉除尘灰中FeO的质量，kg，M6为铁尾矿中FeO的质量，kg；λ为碳还原P2O5相关系数，其范围为0.413～0.433；M7为转炉渣中P2O5的质量，kg，M8为高炉除尘灰中P2O5的质量kg，M9为铁尾矿中P2O5的质量，kg；ε为碳还原MnO相关系数，其范围为0.164～0.174；M10为转炉渣中MnO的质量，kg，M11为高炉除尘灰中MnO的质量，kg，M12为铁尾矿中MnO的质量，kg；所述的分级原料混合预热是以高炉除尘灰，铁尾矿为原料按照上述配料后进行分二次混合，采用电弧炉的高温烟气预热，预热温度范围为300～600℃；
所述的分级上部加料为在电弧炉炉盖上部设有多个加料斗，一次加料总速度为V1＝V0-μ1(T-1350)n1+ρ1(R4-1.4)m1，二次加料总速度为V2＝V0-μ2(T-1350)n2+ρ2(R4-1.4)m2，其中V1为第一次加料速度，kg/min，V2为第二次加料速度，kg/min，V0加料初时速度，kg/min，其范围为100～110kg/min；μ1为第一次加料时炉渣温度相关系数，其范围为0.97～1.07，n1为第一次加料时炉渣温度指数相关系数，其范围为0.80～0.90，ρ1为第一次加料时炉渣碱度相关系数，其范围为2.0～3.0，m1为第一次加料时炉渣碱度指数相关系数，其范围为0.29～0.39，μ2为第二次加料时炉渣温度相关系数，其范围为1.67～1.77，n2为第二次加料时炉渣温度指数相关系数，其范围为0.70～0.80，ρ2为第二次加料时炉渣碱度相关系数，其范围为3.0～4.0，m2为第二次加料时炉渣碱度指数相关系数，其范围为0.70～0.80，T为冶炼温度，℃，R4为四元碱度。
2.根据权利要求1所述的熔态转炉渣改质中降低终渣FeO含量的方法，其特征在于：所述的电弧炉炉盖上部均匀分布3个加料斗。
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